Blu-ray Disc

Des Weiteren soll die neue Phase-Change-Technik eine doppelt so hohe Übertragungsrate (Datentransferrate) von 72 Mbit/s beim Beschreiben anstatt der ursprünglich maximal spezifizierten einfachen 36 Mbit/s ermöglichen. Ein wichtiger Bestandteil der Spezifikation ist auch ein Kopierschutz in Form einer eindeutigen Identifikationsnummer. Außerdem eignen sich Blu-ray Discs besonders gut für Full-HD-Videos, die dank der hohen Auflösung eine bessere Qualität als die gängigen Systeme wie PAL und NTSC bieten, aber auch dementsprechend mehr Speicherplatz benötigen. BD-Spieler unterstützen in der Regel das zuerst von Panasonic und Sony eingeführte hochauflösende AVCHD-Format.

In der Praxis sehen die technischen Spezifikationen für Blu-ray-Video-Discs folgendermaßen aus: Die Gesamt-Datenrate ist auf 53,95 Mbit/s begrenzt. Davon sind 40,00 Mbit/s für den reinen Videostream (in Form von MPEG-2, VC-1 und AVC) reserviert, die verbleibenden 13,95 Mbit/s für die Tonspuren (in Form von Dolby Digital, Dolby Digital Plus, Dolby TrueHD, DTS, DTS-HD High Resolution Audio, DTS-HD Master Audio und Linear-PCM).

Eine weitere Neuerung gegenüber der DVD ist der verkleinerte Abstand des Lasers zum Datenträger sowie die geringere Wellenlänge (und daher andere Farbe) des Laserstrahls. Weiterhin ist die Schutzschicht auf der Laser-Seite mit 0,1 mm im Vergleich zu 0,6 mm der DVD deutlich kleiner. Aufgrund der daraus resultierenden größeren Anfälligkeit gegen Kratzer und Staub war zunächst geplant, die Blu-ray Disc nur in einer Art Kassette (Steckmodul oder Cartridge genannt) anzubieten, ähnlich wie seinerzeit die MiniDisc. Stattdessen wurde jedoch eine Beschichtung namens „Durabis“ entwickelt, die den Gebrauch eines Kassettengehäuses nicht mehr unbedingt notwendig macht.

Die wesentlich höhere Datendichte und damit eine erhöhte Speicherkapazität wird durch folgende Maßnahmen erreicht:

• die gegenüber der DVD kleinere Wellenlänge des Laserstrahls von 405 nm gegenüber 650 nm (DVD) und 780 nm (CD): Der minimal mögliche Fokusdurchmesser ist proportional zur Wellenlänge. Erst mit der Verfügbarkeit derart kurzwelliger preiswerter Laserdioden war die Entwicklung möglich.
• die gegenüber anderen optischen Laufwerken höhere numerischer Apertur (NA) von 0,85, die nur mit asphärischen hochpräzisen Linsen erreichbar ist: Je höher die NA ist, desto kleiner ist der Fokus und einen umso größeren Raumwinkel umfasst der Strahlweg von und zur Datenschicht. Der Abstand zwischen Medium und Laseroptik muss geringer sein, die Schutzschicht ist dünner. Somit werden Schreibfehler und stärkere Streuungen verringert, und es ist möglich, eine Blu-ray Disc zum Beispiel aus Metall oder anderen stabilen, undurchsichtigen Materialien kombiniert mit einer dünnen durchsichtigen Trägerschicht zu bauen, die mit erheblich höheren Drehzahlen als eine Scheibe aus Polycarbonat betrieben werden können, woraus dann höhere Übertragungsraten resultieren.

Technische Daten einer BR-Laserdiode sind z. B.<ref>http://www.sony.net/Products/SC-HP/cx_news/vol63/pdf/sld3237vf_vfr.pdf SONY Datenblatt zur SLD3237</ref>:

Wellenlänge 405 nm

Ausgangsleistung 200 mW (cw), 400 mW (gepulst 40 ns, 50 % Einschaltdauer)

Schwellstrom 39 mA / Strom (150 mW) 130 mA

Abstrahlwinkel 9°/19°

Videoauflösung auf Videoabspielgeräten

Auf einer BD-ROM können die Inhalte beliebig sein. Zum Abspielen auf einem Blu-ray-Videoabspielgerät (kein Computerlaufwerk) darf die maximale Auflösung des Videomaterials auf der Blu-ray Disc 1920 × 1080 Pixel bei maximal 29,97 Halbbildern pro Sekunde betragen (Zeilensprungverfahren i). Im Vollbildverfahren (p) können bei einer Auflösung von 1920 × 1080 Pixel maximal 24 Bilder pro Sekunde, bei 1280 × 720 Pixel bis zu 59,94 Bilder pro Sekunde erreicht werden.

Kopierschutz

Für die Blu-ray Disc ist wie für die HD DVD der Kopierschutz Advanced Access Content System (AACS) aus dem Bereich des Digital Rights Management vorgesehen. Es gibt Programme, deren Vertrieb in Deutschland illegal ist, die diesen Kopierschutz umgehen. Seit etwa 2010 enthalten einige Blu-ray-Discs in der Tonspur das Cinavia-Wasserzeichen. Seit 1. Februar 2012 müssen alle verkauften Blu-ray-Player dieses erkennen und den Ton oder das Bild nach etwa 10 Minuten ausschalten.<ref>Gerald Himmelein: Big Brother Is Muting You. c’t 12/2013.</ref><ref>AACS Announces Schedule for the Inclusion of Cinavia in Blu-ray Disc Players. Verance’s watermark-based content protection technology becomes mandatory. Pressemitteilung von Verance, 20. Juli 2011.</ref> Der Einsatz des VEIL-Kopierschutzes wird derzeit erwogen. Hinzu kommt die BD+-Technik zur Prüfung der autorisierten Wiedergabe und zur Entschlüsselung. Da BD+ ständig weiterentwickelt wird, sind kontinuierliche Updates des Abspielgerätes notwendig.<ref>BD+: Avatar auf Blu-ray: Kopierschutz BD+ macht Probleme auf www.golem.de, 27. April 2010</ref><ref>BD+: Avatar mit neuem Kopierschutz: Zahlreiche Blu-ray-Player benötigen Update auf www.verbraucher-sicher-online.de, 27. April 2010</ref> Derzeit gelten alle Kopierschutzmaßnahmen der Blu-ray-Disc, obgleich ihr Umgehen strafbar ist, als ausgehebelt.<ref>https://tarnkappe.info/blu-ray-kopierschutz-cinavia-geknackt/</ref>(Stand Oktober 2014)

Anbieter

Hersteller

Die größten Produzenten von bespielten Blu-ray Discs sind Bertelsmann Arvato, Cinram, Sony und Technicolor. Der deutsche Spezialanlagenbauer Singulus Technologies fertigt automatisierte Blu-ray-Produktionsanlagen.

Abspielgeräte

BD-Spieler werden u. a. von Denon, Daewoo, Funai, JVC, Kenwood, Lite-ON, LG, Loewe, Marantz, Mitsubishi, Panasonic, Philips, Pioneer, Sharp, Sony, Samsung, Onkyo, Oppo, Toshiba und Yamaha produziert.<ref>BD-Spieler: Liste von aktuellen und kommenden Blu-ray-Playern auf www.blu-ray.com, 4. Januar 2008</ref><ref>BD-Spieler auch von Toshiba: Toshiba kündigt Blu-ray-Player an, 19. Juli 2009</ref>

Auch Sonys Spielkonsole PlayStation 3 verfügt über ein BD-Laufwerk. Sie kann neben Spielen auch Filme dieses Formates wiedergeben. Auch der neue Blu-ray-Disc-Standard 2.0 ist mittlerweile dank eines Firmware-Updates auf der Konsole möglich, was die PlayStation 3 nach Aussage des Herstellers zum ersten BD-Abspieler macht, der diesen Standard überhaupt unterstützt.

Auch die PlayStation 4, die Nachfolgerin der Playstation 3, ist in der Lage, Blu-rays abzuspielen.<ref>SCEI.co.jp: Sony Computer Entertainment Inc. Introduces Playstation®4 (Englisch) (PDF; 386 kB)</ref> Ebenso besitzt die Ende 2013 erschienene Xbox One ein BD-Laufwerk.<ref>Eine für alles: Microsoft stellt Xbox One vor. Heise online, 21. Mai 2013, abgerufen am 22. Mai 2013. </ref>

Seit 2011 werden zunehmend auch 3D-fähige Blu-ray-Player produziert.

Aufzeichnungsgeräte

Das erste außerhalb Japans verfügbare Aufzeichnungsgerät ist der Panasonic DMR-BW500, der in Australien und Frankreich verkauft wird, wo HDTV mittels DVB-Varianten ausgestrahlt wird. Die französische Variante gestattet eine geräteinterne Aufzeichnung des über zwei – speziell für das „TNT HD-System“ (ein auf DVB-T basierendes System) konzipierte – Empfangsteile empfangbaren französischen Fernsehprogramms auf der eingebauten 500-GB-Festplatte, sowie nach Transcodierung/Kompression auf Blu-ray Discs und DVDs.<ref>Erster Kurztest auf 01net.com</ref> Ein Kopieren von DV-Videos ist ebenfalls möglich. Für den japanischen Markt erhältliche Blu-ray-Recorder sind aufgrund der dortigen Ausstrahlung mittels ISDB, dem Kopierschutz Copy Once und der Netzspannung nicht in Europa verwendbar. Für das Frühjahr 2010 sind die ersten Blu-ray-Recorder mit integriertem Doppel-HDTV-Satellitenempfänger und der Fähigkeit zum HD+-Empfang für Deutschland angekündigt.<ref>Panasonic: Zwei neue Blu-ray Recorder mit HDTV-Receiver und Festplatte</ref>

Computerlaufwerke

Neben den Blu-ray-Videoplayern und -Recordern werden von vielen Herstellern auch PC-Laufwerke angeboten. Es existieren reine Leselaufwerke, Kombilaufwerke aus CD-/DVD-Brenner und BD-Leselaufwerk sowie Blu-ray-Brenner zum Beschreiben von BD-R- und BD-RE-Rohlingen. Letztere können genau wie DVD-Brenner sowohl zum Speichern von Daten als auch zum Erstellen von Video-BDs benutzt werden, was vor allem für Besitzer von HD-Videokameras interessant ist. Selbst erstellte Blu-ray Discs können mittlerweile von den meisten aktuellen Blu-ray-Spielern wiedergegeben werden, sofern das kompatiblere BDMV-Format (mit Startmenü) benutzt wird – BDAV, das zweite Format für Endverbraucher, welches bloß die Videodaten ohne Menü enthält, wird von manchen Geräten nicht einwandfrei gelesen.

Einige BD-Laufwerke können zusätzlich zur Blu-ray Disc auch HD DVDs wiedergeben.

Filmstudios

Alle großen Filmstudios wie 20th Century Fox, Metro-Goldwyn-Mayer, Sony Pictures Entertainment, Paramount, Universal Studios, The Walt Disney Company, Warner Bros. und Constantin Film veröffentlichen HD-Filme auf Blu-ray Disc.

Interaktive Anwendungsschicht

Im Rahmen der Blu-ray-Disc-Spezifizierung wird weiterhin eine interaktive Anwendungsschicht definiert, die unter anderem das bisherige DVD-Menü ersetzen soll. Diese Anwendungsschicht heißt BD-J und wird in einer Variante von Java programmiert, die auf einer Abwandlung der Multimedia Home Platform beziehungsweise GEM-Spezifikation (Globally Executable MHP) basiert. Mit ihr ist es möglich, interaktive Anwendungen wie interaktive Filme (Wahl eines von mehreren Handlungssträngen oder Filmenden), Einblendungen, Spiele, Webangebote oder multimediale Zusatzinformationen zu integrieren.

Datenrate

Die Angabe „1ד entspricht einer Datenrate von 36 Mbit/s. Die Daten werden damit etwa viermal so schnell gelesen wie bei einer DVD gleicher Rotationsgeschwindigkeit (einmal). Laufwerke für den Einsatz in Filmabspielgeräten werden mit dem bis zu 1,6-fachen dieser Geschwindigkeit, also 54 Mbit/s, betrieben, wodurch gleichzeitig die maximale Datenrate eines Content-Streams inklusive aller Kameraperspektiven und Tonspuren auf diesen Wert begrenzt ist. Die AV-Bitrate ist auf 48 Mbit/s beschränkt. Laufwerke für den Computereinsatz (bzw. für spätere Spielkonsolen) schaffen jedoch bereits die 8-fache Geschwindigkeit (also 288 Mbit/s; ca. 36 MB/s).

Aufnahmegeschwindigkeit

Varianten

Professional Discs

• Professional Disc for Data (PDD): professionelle Variante von Sony mit robusterer Verarbeitung und einem anderen Dateisystem; seit Mai 2004 in Japan verfügbar, seit 2006 nicht mehr produziert.
• Professional Disc for Broadcast (PDB): professionelle Variante von Sony mit robusterer Verarbeitung und einem anderen Dateisystem, wird bei XDCAM-Camcordern und -Recordern als Video- und Tonaufzeichnungs-Medium für das MPEG2-IMX-Format genutzt.

Diese Varianten entsprechen nicht den Produkten für Konsumenten. Sie sind ausschließlich für professionelle Anwendung gedacht und werden nur in kleinen Stückzahlen hergestellt.

Stereoskopische Variante

Im Dezember 2009 ist von der Blu-ray-Disc-Association eine Spezifikation für stereoskopische Videos veröffentlicht worden, die den Standard MPEG-4 MVC verwendet, eine Erweiterung des bereits eingesetzten Standards MPEG-4 AVC. Ein Abspielen entsprechender 3D-Blu-ray-Discs ist auch auf den bisherigen Playern, welche die stereoskopische Videoausgabe nicht unterstützen, monoskopisch möglich.<ref>3D-Spezifikationen für Blu-ray Discs sind fertig</ref>

UHD-Nachfolger

Für Ultra HD-Filme wurde ein Nachfolge-Standard spezifiziert<ref name=":0">Blu-ray Disc Association Completes Ultra HD Blu-ray™ Specification and Releases New Logo. Business Wire, 12. Mai 2015, abgerufen am 17. Mai 2015 (english). </ref>, siehe Ultra HD Blu-ray. Stereoskopische Videos werden im neuen Format jedoch nicht mehr unterstützt.<ref name=":2">Steve May: 4K Ultra HD Blu-ray on course for Xmas launch, as final specification is confirmed. In: Inside CI. 13. Mai 2015, abgerufen am 17. Mai 2015 (english). </ref>

Kleinformate

Zur Blu-ray Disc mit 12 cm Durchmesser gibt es zusätzlich auch eine 8 cm große Blu-ray Disc. Die 8-cm-Variante kann als einlagige BD-RE oder BD-R 7,5 GB speichern. Diese reduzierte Größe soll unter anderem in kleinen Kameras Anwendung finden und wird zurzeit von Hitachis DZ-BD7H und DZ-BD70 genutzt.<ref>8-cm-Blu-ray-Disc: World’s First 8 cm BD/DVD Drive Supporting BD and DVD (Memento vom 30. April 2008 im Internet Archive) auf av.hitachi.com</ref>

Die Mini Blu-ray Disc ist eine auf dem roten Laser basierende DVD mit Blu-ray-Datenstruktur und -Inhalt, deswegen wird auch die Bezeichnung BD-9 verwendet, eine Mischung aus BD (für Blu-ray Disc) und DVD-9. Diese Scheiben zielen auf den normalen Benutzer ab, der noch keinen Blu-ray-Brenner besitzt, aber bereits seine Filme mit einem Blu-ray-Spieler abspielen will. Die Scheiben besitzen zwar dieselbe Datenstruktur, können aber noch nicht mit der Verschlüsselung AACS versehen werden. Die Scheiben sollten mindestens mit dreifacher Geschwindigkeit rotieren, um eine Datenrate von 30,24 Mbit/s zu erreichen, weshalb sie von vielen Blu-ray-Playern (die üblicherweise nur für einfache Geschwindigkeit ausgelegt sind) nicht einwandfrei wiedergegeben werden.<ref>Mini-Blu-ray Disc: Tutorial: Anleitung für mini-Blu-ray Disc Authoring von Hollydoy auf HDTVTotal.com, 19. August 2007</ref>

Blu-ray-Kleinformate oder Ausführungen mit speziellem Design wie zum Beispiel in der Stern-, Sägeblatt- oder Herzform können nicht auf Slot-In-Laufwerken, wie sie beispielsweise bei der PlayStation 3 eingebaut sind, verwendet werden.

Als Medium für Video- und Computerspiele

Blu-rays dienen auch als Speichermedium sowohl für Video- als auch für Computerspiele. Die Spielekonsolen PlayStation 3, PlayStation 4 sowie Xbox One besitzen ein Blu-ray-Laufwerk und können damit Filme und Spiele von Blu-ray Discs einlesen. Blu-ray Discs als Medium für Spiele werden zum einen wegen des höheren Speicherbedarfs an hochwertigeren Texturen und Spielgrafiken eingesetzt, dienen aber auch als indirekter Kopierschutz, da bis zum Erreichen des Massenmarktes von Blu-ray-Brennern und Rohlingen die illegale Vervielfältigung beim Heimanwender nur in geringem Ausmaße geschehen kann. Auch im PC-Bereich kann die Blu-ray für Spiele benutzt werden, wurde aber bis jetzt nur von wenigen Anbietern genutzt.

Abspielgeräte-Profile

Die Blu-ray-Spezifikationen enthalten Anforderungen an Abspielgeräte, die in sogenannten Profilen zusammengefasst sind.<ref>Profile: New Bluyray v2.0 spec makes the PS3 the most future-proof player, abgerufen am 25. Januar 2008</ref>

Der für BD-Live erforderliche Speicher muss nicht zwingend in dem Gerät eingebaut sein, sondern kann auch über einen USB-Stick oder eine Speicherkarte zur Verfügung gestellt werden. Besonders bei günstigeren Geräten ohne Aufzeichnungsfunktion ist diese Methode üblich.

Regionalcode

Genauso wie bei der DVD ist bei der Blu-ray Disc wieder ein Regionalcode implementiert, der verhindern soll, dass beispielsweise eine in den USA erworbene Blu-ray Disc auf europäischen Abspielgeräten verwendet werden kann. Die Codes unterscheiden sich jedoch von denen der DVD. In der Praxis verzichten viele Filmproduktionsfirmen teilweise oder vollständig auf eine Implementierung des Regionalcodes (zum Beispiel Time Warner). Das führt dazu, dass im Moment ungefähr 70 Prozent der erhältlichen Filme auf Blu-ray Disc keine Regionalbeschränkung haben.

Anders als der DVD-Regionalcode wird der Blu-ray-Regionalcode auf Computern nur von der Abspielsoftware, nicht aber vom Laufwerk oder Betriebssystem überprüft. Er ist in einer Datei der Abspielsoftware oder in der Registry gespeichert (bei Standalone-Playern ist er Teil der Firmware). In manchen Internetforen werden Hacks zum Zurücksetzen des Blu-ray-Regionszählers veröffentlicht, manchmal wird auch Deinstallation und Neuinstallation des Abspielprogramms empfohlen.

Eine neuere Variante des Blu-ray-Regioncodes prüft nicht nur die Region, sondern auch den Ländercode der Abspielsoftware oder des Players. Das bedeutet z. B., dass obwohl die USA und Japan beide in Region A liegen, einige US-Discs in Japan nicht abgespielt werden können und umgekehrt, da die beiden Länder verschiedene Ländercodes haben (Japan: 19024 [Hex: 4A50], USA: 21843 [Hex: 5553]).

Kritik

Neben den erweiterten interaktiven Fähigkeiten von BD-Live (Programmierbarkeit), welche transparent für den Nutzer ablaufen, ist es möglich, dass ohne Wissen des Nutzers Nutzungsprofile erstellt werden können, die in Folge vom Abspielgerät zu den Herstellern per Internet übermittelt werden können. Somit ist es möglich, dass der Hersteller einer Blu-ray unbemerkt vom Nutzer Statistiken erhält, wie oft ein Film (oder Teile davon) mit welchen Einstellungen (Sprache, Untertitel usw.) abgespielt wurde. Darin sehen Datenschützer ein Problem, zumal der Nutzer weder beim Kauf darüber informiert wird noch der Verwendung zustimmen muss.<ref>Artikel Stop Blu-ray discs from phoning home with AnyDVD HD auf zdnet.com (englisch)</ref>.

Siehe auch

• Vergleich optischer Datenträger – Vergleich von CD, DVD, HD DVD und Blu-ray Disc

Literatur

•  Hartmut Gieselmann: Blaues Gedächtnis. Professionelle Datensicherung der nächsten Generation. In: c’t. Nr. 6, 2004, ISSN 0724-8679, S. 196ff (behandelt UDO und PDD und stellt zudem relevante Unterschiede zu MO und DVD-RAM dar).
•  Hartmut Gieselmann: Brenner in blau. In: c’t. Nr. 15, 2006, ISSN 0724-8679, S. 114–121 (relevante Unterschiede zur HD DVD hinsichtlich der technischen Maßnahmen für Datensicherheit).
•  W. Wunderlich: Digitales Fernsehen HDTV, HDV, AVCHD für Ein- und Umsteiger. ISBN 978-3-00-023484-2.

Weblinks

• blu-raydisc.com – Offizielle Website der Blu-ray Disc Association (englisch)
• bluraydisc.de – Offizielle Website der Blu-ray Group Deutschland
• Blu-ray Disc FAQ FAQ zum Thema auf Hardwarejournal.de

Einzelnachweise

<references />

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